倪迎春（江蘇利港電力有限公司，江蘇江陰214444）

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利電8號機(jī)組脫硫超低排放技術(shù)改造與運行實踐

倪迎春
（江蘇利港電力有限公司，江蘇江陰214444）

摘要：針對江蘇利港電廠8號機(jī)組超低排放改造實例，定性比較了現(xiàn)有脫硫提效和“石膏雨”治理技術(shù)方案，論證了該機(jī)組所實施技術(shù)的有效性和可行性，利用實際運行數(shù)據(jù)說明了改造技術(shù)的應(yīng)用效果。并對超低排放改造后出現(xiàn)的吸收塔漿液大量起泡溢流、脫硫水平衡難以維持等問題進(jìn)行了深入的分析，提出了運行應(yīng)對策略，保證了進(jìn)行超低排放改造后的系統(tǒng)能夠安全、高效運行。

關(guān)鍵詞：濕法煙氣脫硫；超低排放；MGGH系統(tǒng)；漿液起泡；脫硫水平衡

0 引言

燃煤電站大氣污染物高效脫除與協(xié)同控制是當(dāng)前國際能源環(huán)境領(lǐng)域的戰(zhàn)略性前沿課題之一，也是研究的熱點和難點，燃煤電廠產(chǎn)生的煙塵、SOx、NOx等污染物是造成我國屢次發(fā)生大面積重度霧霾天氣的重要原因之一［1］。在該背景下，2014年9月，國家發(fā)改委、環(huán)保部和能源局聯(lián)合下發(fā)了《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014～2020年）》的通知，要求到2020年，現(xiàn)役600 MW及以上燃煤機(jī)組改造后大氣污染物排放濃度基本達(dá)到超低排放限值，即SO2＜35 mg／Nm3，NOx＜50 mg／Nm3，粉塵＜5 mg／Nm3。利電積極響應(yīng)減排號召，在2015年8號機(jī)組大修過程中進(jìn)行了超低排放改造，本文對脫硫改造的技術(shù)路線、改造后的應(yīng)用效果及存在的問題進(jìn)行了總結(jié)與分析，以期望能確定最低成本下燃煤發(fā)電機(jī)組脫硫“超低排放”技術(shù)路線，在公司其他幾臺機(jī)組上推廣實施。

1 脫硫改造技術(shù)方案的選擇

8號機(jī)組脫硫裝置為一爐一塔配置，吸收塔型式為逆流噴淋空塔，采用德國魯奇·能捷斯·比曉夫公司的石灰石－石膏濕法脫硫全套核心技術(shù)，配有三層噴淋層，設(shè)計脫硫效率95%，入口SO2濃度低于1 572 mg／Nm3時，出口SO2濃度不高于79 mg／Nm3，達(dá)不到超低排放的要求，需進(jìn)行脫硫提效改造。

現(xiàn)有燃煤電廠采用了不同的脫硫超低排放改造技術(shù)路線，在脫硫超低排放改造后均可達(dá)到SO2濃度低于35 mg／Nm3的排放水平［2］。主流的脫硫提效改造方式有單塔雙循環(huán)、雙塔雙循環(huán)、單塔分區(qū)、單塔單循環(huán)（強(qiáng)化傳質(zhì)）技術(shù)、旋匯耦合（旋流霧化）等技術(shù)。其中單塔雙循環(huán)和雙塔雙循環(huán)技術(shù)對脫硫效率提升作用較明顯，且能適應(yīng)較高的燃煤硫份，但改造過程中均要增加副塔或漿池，適用于場地充裕，含硫量較高的增容改造項目。文獻(xiàn)［3］中所介紹的單塔單循環(huán)（強(qiáng)化傳質(zhì)）技術(shù)相對于單塔雙循環(huán)和雙塔雙循環(huán)改造，較易于實施，且改造后的效果也很好，但是塔內(nèi)增加托盤后，煙氣阻力增加很多，8號機(jī)組已進(jìn)行引增合一改造，如脫硫提效再增加較多阻力，引風(fēng)機(jī)的壓頭不足，重新?lián)Q型造價較高，在本工程上不太適合。其它改造技術(shù)目前在大機(jī)組上實際應(yīng)用案例不多，有一定的技術(shù)風(fēng)險。綜上并結(jié)合8號脫硫裝置原有比曉夫濕法核心技術(shù)，最終選擇了單塔分區(qū)提效方式，增加2層漿液循環(huán)噴淋量，抬升吸收塔、提高吸收塔漿池容積和擴(kuò)容氧化風(fēng)的方式來進(jìn)行脫硫提效改造，力求在改動最小的情況下達(dá)到最佳的脫硫效果。

2 “石膏雨”治理技術(shù)方案的選擇

8號爐脫硫裝置投運以來，由于采用濕煙氣直接外排方式，在環(huán)境溫度低，濕煙囪內(nèi)煙氣在一定范圍內(nèi)會凝結(jié)降落，俗稱“石膏雨”，給居民及廠區(qū)的環(huán)境帶來一定的影響，2012年9月實施熱二次風(fēng)加熱凈煙氣的方案使問題得以解決［4］。但超低排放要求凈煙氣粉塵＜5 mg／Nm3，原有的熱二次風(fēng)加熱凈煙氣的方案已經(jīng)滿足不了這一史上最嚴(yán)粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)。另外排口處的SO2要達(dá)到＜35 mg／Nm3的標(biāo)準(zhǔn)，要求脫硫原、凈煙氣側(cè)的泄漏率接近0，對于常規(guī)的回轉(zhuǎn)式煙氣－煙氣再熱器（GGH），設(shè)備在運行中普遍存在著嚴(yán)重漏風(fēng)問題，壓力高的原煙氣通過動靜間隙往壓力低的凈煙氣里泄漏，漏風(fēng)的嚴(yán)重程度足以使凈煙氣SO2含量超標(biāo)［5］，用在超低排放機(jī)組不合適。考慮加熱凈煙氣消除“石膏雨”的同時還能夠最大限度的利用排煙余熱，在治理“石膏雨”的技術(shù)路線上選擇了增設(shè)中間熱媒體煙氣換熱器MGGH （Media Gas?Gas Heater），利用熱媒水吸收排煙余熱來加熱凈煙氣。在吸收塔入口增設(shè)一臺煙氣冷卻器，濕式電除塵器出口增設(shè)一臺煙氣再熱器，為防止低溫腐蝕，材料選擇上非常慎重，入口段選擇了耐酸腐蝕的ND鋼，這種材料在利電一期脫硫煙冷器項目上已有近三年的成功運行經(jīng)驗。加熱器的低溫段材質(zhì)選用耐腐蝕的包塑管，確保將脫硫出口的濕煙氣加熱至65℃以上后再進(jìn)入加熱器高溫段，高溫段材質(zhì)為耐酸腐蝕的ND鋼，運行中控制煙氣冷卻器入口水溫不低于70℃，這樣能夠最大限度的減少管材低溫腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

MGGH系統(tǒng)熱媒水為半開式循環(huán)，夏季高負(fù)荷煙氣冷卻器有多余的熱量時，回收煙氣余熱至3號低加，減少3號低加的抽汽量，達(dá)到降低汽機(jī)熱耗的目的。

3 脫硫超低排放改造的應(yīng)用效果

3. 1 脫硫系統(tǒng)監(jiān)測驗收及性能試驗數(shù)據(jù)

（1）2015年7月14～15日，江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心對8號爐脫硫提效改造進(jìn)行了監(jiān)測驗收，測試數(shù)據(jù)表明，在機(jī)組額定負(fù)荷工況下，入口SO2濃度為1 061～1 102 mg／Nm3，出口SO2濃度為4 ～12 mg／Nm3，脫硫效率為99. 0%～99. 7%之間，達(dá)到了超低排放要求。

（2）為近一步驗證脫硫提效改造后的效果，2015年8月18～19日，安排了更高燃煤硫份的性能試驗，所有工況點的試驗結(jié)果均滿足超低排放要求，具體試驗數(shù)據(jù)見表1。

表1　8號爐脫硫超低排放改造后性能試驗數(shù)據(jù)

3. 2 MGGH系統(tǒng)應(yīng)用效果

3. 2. 1 徹底消滅了“石膏雨”現(xiàn)象

原濕法脫硫后，雖然排口煙氣污染物已大幅降低，但由于出口煙氣為濕飽和狀態(tài)，在環(huán)境溫度低時會出現(xiàn)大量“冒白煙”現(xiàn)象，一些非行業(yè)內(nèi)人士經(jīng)常配上火電廠濕煙囪圖來說明燃煤電廠污染大，雖有專業(yè)性解釋，但公眾難免會產(chǎn)生誤解。這次8號機(jī)組增加MGGH系統(tǒng)后，吸收排煙余熱將凈煙氣加熱到80℃左右，原先煙囪冒白煙的現(xiàn)象消失，從視覺上徹底消除了污染源，目視煙囪排口真正“干干凈凈”，煙囪周圍也不會落下液滴，徹底消滅了“石膏雨”這個環(huán)保衍生品。

3. 2. 2 機(jī)組高負(fù)荷時回收了排煙余熱至凝水系統(tǒng)

排煙熱損失一直是機(jī)組熱損失中最大的一項［6］，增加MGGH系統(tǒng)后，充分吸收了煙氣余熱，當(dāng)機(jī)組排煙溫度較高，凈煙氣溫度高于設(shè)定溫度時，就可以充分利用排煙余熱來加熱凝結(jié)水。實際運行數(shù)據(jù)表明，機(jī)組負(fù)荷500 MW以上時，MGGH系統(tǒng)能夠?qū)?號低加出口凝水提高溫度約20℃后返回至3號低加，最大回水量98 t／h，這樣可以減少3號低加的抽汽量，減排的同時達(dá)到了節(jié)能的目的。

4 改造后系統(tǒng)運行中存在的問題及解決對策

4. 1 吸收塔漿液大量起泡溢流

8號爐脫硫裝置進(jìn)行超低排放改造運行一個多月后，發(fā)現(xiàn)吸收塔內(nèi)出現(xiàn)大量泡沫，伴隨大量漿液從溢流管中溢出，吸收塔顯示液位低于正常運行液位近3 m，判斷塔內(nèi)存在大量泡沫后產(chǎn)生虛假液位。脫硫裝置自投產(chǎn)以來，吸收塔內(nèi)未出現(xiàn)如此多的泡沫，如不及時處理，漿液會倒入原煙道，大量泡沫也會對循環(huán)漿液泵運行產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時會使脫硫裝置被迫停運。采用常規(guī)的減少循環(huán)漿液噴淋量等措施效果不明顯，只能向吸收塔內(nèi)大量添加消泡劑，置換漿液并補(bǔ)充大量新鮮工藝水。

分析吸收塔內(nèi)漿液大量起泡的原因主要應(yīng)研究影響泡沫穩(wěn)定性的因素，進(jìn)入脫硫吸收塔的物質(zhì)主要有煙氣、石灰石、工藝水以及其它系統(tǒng)補(bǔ)水［7］。問題發(fā)生后，對這幾個主要影響因素進(jìn)行了逐一分析。

（1）8號機(jī)組目前正常運行中，未有投油以及燃燒不充分等現(xiàn)象。查看8號爐吸收塔漿液近期常規(guī)測試項目，運行中控制的幾個主要指標(biāo)均正常，石膏的純度也很高，且石膏二級脫水系統(tǒng)運行也正常，說明8號爐塔內(nèi)漿液的主要成分沒有發(fā)生變化。異常發(fā)生后取樣的8號爐吸收塔漿液指標(biāo)也正常。

表2　8號爐吸收塔漿液測試數(shù)據(jù)

（2）石灰石的成分影響起泡的主要因素是石灰石中MgO的含量。2012年12月，利電曾出現(xiàn)所有運行吸收塔液位計顯示液位離溢流口還有1 m多時就發(fā)生大量溢流現(xiàn)象，后查明原因為MgO含量高達(dá)6. 68%。MgO含量過高，不僅影響石膏結(jié)晶和脫水，而且會與塔內(nèi)SO42－反應(yīng)產(chǎn)生大量泡沫，查看近期采購的石灰石中MgO含量均比較正常，另外石灰石為全廠公用，目前在運行的其它各臺機(jī)組吸收塔漿液均正常，未發(fā)生大量起泡現(xiàn)象，應(yīng)不是由于石灰石的影響。

（3）吸收塔水質(zhì)控制主要是對工藝水品質(zhì)的控制和對脫硫廢水處理系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)。在工藝水方面，若吸收塔補(bǔ)充的工藝水質(zhì)達(dá)不到設(shè)計要求，COD等含量超標(biāo)嚴(yán)重，運行中脫水系統(tǒng)或廢水處理系統(tǒng)未能正常投入，將使吸收塔漿液品質(zhì)惡化，同樣易發(fā)生起泡現(xiàn)象。脫硫工藝水水質(zhì)近期沒有明顯變化，化學(xué)RO濃排水排入脫硫系統(tǒng)已經(jīng)有較長時間，未發(fā)生過此類現(xiàn)象，另外工藝水系統(tǒng)也為全廠公用，其它各臺在運行機(jī)組均比較正常。查看脫硫廢水排放情況，8號爐排放量基本正常，這點從cl－濃度上可以體現(xiàn)，所以應(yīng)該不是由于工藝水補(bǔ)水和廢水排放不正常造成的影響。

（4）為達(dá)到“超低排放”限值要求，8號爐增加了濕式電除塵器，濕式電除塵器的優(yōu)點在于，以霧化水作為沖洗介質(zhì)，可以防止二次揚塵的發(fā)生，避免粘性較強(qiáng)粉塵在電極上發(fā)生粘掛，受粉塵顆粒度影響較小，對PM2. 5控制明顯，可以同步進(jìn)行氮氧化物、硫化物、重金屬的脫除［8］。其沖洗水直接進(jìn)入吸收塔地坑，由吸收塔地坑泵返回吸收塔內(nèi)使用。這部分沖洗水中含有一些超細(xì)粉塵以及重金屬。是否是因為這些雜質(zhì)進(jìn)入吸收塔內(nèi)產(chǎn)生泡沫，進(jìn)行了以下2個試驗：

a、濕電沖洗水的起泡特性

將取樣的濕電沖洗水充分?jǐn)噭雍湍M從管道中噴淋下來的兩種情況，發(fā)現(xiàn)量杯上層有很多細(xì)小的泡沫，見圖1、2。

圖1　濕電沖洗水充分?jǐn)噭雍笃鹋萸闆r

圖2　濕電沖洗水從管中噴淋下來時起泡情況

b、將濕電沖洗水加入正常的7號爐吸收塔漿液后，查看起泡特性

將正常的7號爐吸收塔漿液取出，充分?jǐn)噭?，漿液表明并沒有多少泡沫，將這部分漿液加入部分8號爐濕電沖洗水后，再次進(jìn)行同樣的充分?jǐn)噭?，發(fā)現(xiàn)漿液表明會產(chǎn)生泡沫。

從上述兩個試驗中可以定性地看出，8號爐濕電沖洗后排出的水有一定的起泡特性，如果加入脫硫吸收塔后，在大流量漿液逆流噴淋、氧化風(fēng)鼓入的情況下，起泡特性還會進(jìn)一步的加強(qiáng)。8號爐濕電沖洗水中含有一些細(xì)小的粉塵和其它雜質(zhì)，這些惰性物質(zhì)在吸收塔內(nèi)不斷富集，在不斷逆流噴淋的循環(huán)漿液和氧化風(fēng)的作用下，使吸收塔內(nèi)本來就有的氣泡液膜穩(wěn)定性增強(qiáng)，導(dǎo)致這些泡沫不容易破滅，全部從溢流管中溢出。大量泡沫產(chǎn)生后，使吸收塔內(nèi)產(chǎn)生了虛假液位，所以在吸收塔顯示液位比正常值低近3 m的情況下，還會有大量漿液溢出。此后將濕電沖洗水切除8號爐吸收塔一周后，吸收塔內(nèi)起泡現(xiàn)象逐漸好轉(zhuǎn)。為驗證，一周左右后又將濕電沖洗水切回8號爐吸收塔，在切回的第5天后，吸收塔內(nèi)又出現(xiàn)起泡現(xiàn)象。

隨后，我們對漿液起泡物取樣送檢，分析結(jié)果見表3。

表3　起泡漿液化學(xué)分析數(shù)據(jù)

化學(xué)分析中F含量很高，分析應(yīng)該為煙氣中的粉塵攜帶，應(yīng)對措施：

（1）盡量提高干電的除塵效率，降低進(jìn)入吸收塔以及濕電的入口粉塵，讓盡量多的粉塵在干電中被收集。

12月23日，“經(jīng)協(xié)”正式成立，推選閻寶航為理事長，沙千里、楊修范、林大琪、羅叔章、胡子嬰、王寅生、耿一民為理事，通過了章程和《對于當(dāng)前經(jīng)濟(jì)問題之意見》?！兑庖姟放辛藝顸h腐敗的經(jīng)濟(jì)制度，并指出：為要解決當(dāng)前經(jīng)濟(jì)問題，“必須政治上成立民主的聯(lián)合政府，軍事上保持全國各地之普遍和平，方克有濟(jì)”。

（2）運行加強(qiáng)對8號爐吸收塔液位的監(jiān)控和就地檢查，發(fā)現(xiàn)泡沫量多時，及時添加消泡劑；在出口SO2濃度不超標(biāo)的情況，減少循環(huán)漿液泵運行臺數(shù)，降低塔內(nèi)噴淋量。

（3）保證8號爐脫硫廢水的正常排放。

（4）對濕電沖洗水的濁度、化學(xué)特性繼續(xù)跟蹤，為后續(xù)進(jìn)一步處理后回收收集相關(guān)數(shù)據(jù)。

4. 2 新增MGGH系統(tǒng)后對脫硫水平衡的影響

MGGH投運后，煙氣冷卻器吸收了排煙余熱，使進(jìn)入吸收塔內(nèi)煙氣溫度大幅降低。脫硫裝置吸收塔內(nèi)為絕熱蒸發(fā)換熱過程，煙氣在漿液噴淋洗滌過程中保持焓值始終是不變的，煙氣中的含濕量是不斷增加的，直至濕煙氣變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)。吸收塔出口濕煙氣溫度隨入口煙氣溫度變化的絕對值很小，可以認(rèn)為其恒定，要滿足煙囪排放口溫度達(dá)到80℃，或者設(shè)定75℃后將多余熱量回收至低加，不考慮投入輔汽后的熱量平衡，則煙冷器入口段溫降無論在哪種工況下，基本需保持在30℃左右。

（1）計算MGGH投運后吸收塔內(nèi)耗水量的減少

根據(jù)文獻(xiàn)［9］已知的理論計算公式，吸收塔入口煙氣溫度每降低5℃，吸收塔內(nèi)蒸發(fā)水量會減少2. 62 kg／1 000 Nm3干煙氣，將干煙氣流量和溫降值帶入，則耗水量變化值見表4。

表4　典型工況下MGGH投運后吸收塔蒸發(fā)水量減少

濕式電除塵利用工藝水對煙氣極板極線進(jìn)行沖洗，沖洗后的廢水全部進(jìn)入吸收塔地坑，由地坑泵打入吸收塔，其沖洗水量比較固定，與機(jī)組負(fù)荷、煙氣量關(guān)系不大。通過關(guān)閉濕電沖洗水箱補(bǔ)水門，利用水箱液位降低值的方法計算得出：在7. 6 h的循環(huán)沖洗時間內(nèi)，水箱液位降低1. 3 m，計算出沖洗水量為3. 4 t／h，這部分沖洗水在濕電內(nèi)幾乎不消耗，全部回收至吸收塔。

（3）吸收塔總計耗水量減少量

8號爐進(jìn)行超凈排放改造后，MGGH使脫硫裝置耗水量減少，濕電沖洗后產(chǎn)生的廢水全部進(jìn)入吸收塔，這兩部分合計使脫硫裝置耗水量減少值如表5。

表5　8號爐超凈排放改造后系統(tǒng)水平衡變化表

吸收塔耗水量大幅減少后，給吸收塔液位控制帶來困難，特別是低負(fù)荷時。另外對于后續(xù)全廠廢水零排放工程的實施也帶來不利影響，因為脫硫是唯一能夠消耗低品位水源的一個“大容器”，增加MGGH系統(tǒng)后，依靠吸收塔來消耗低品位水源的量將大幅減少。

應(yīng)對措施：

（1）減少系統(tǒng)沖洗水內(nèi)漏量，特別是除霧器沖洗，除霧器沖洗門運行中有內(nèi)漏難以判斷，且沖洗門數(shù)量較多，可以增加電動進(jìn)水總門，在除霧器沖洗間隔內(nèi)關(guān)閉電動總門。

（2）優(yōu)化除霧器沖洗程序，根據(jù)實際情況，調(diào)整每層的沖洗間隔，下層適當(dāng)多沖洗，上層減少沖洗，文獻(xiàn)［10］中曾嘗試對吸收塔除霧器的噴嘴流量進(jìn)行調(diào)小，也起到了不錯的效果。

（3）工藝?yán)鋮s、沖洗用水需根據(jù)實際情況動態(tài)調(diào)整。能夠采用閉式循環(huán)冷卻的設(shè)備盡量使用閉式冷卻水，減少冷卻水回水的產(chǎn)生量。

（4）利用事故漿罐緩沖容量，機(jī)組低負(fù)荷時收集多余系統(tǒng)水，高負(fù)荷時返回利用。

5 結(jié)論

超低排放改造采用的一系列新設(shè)備和新技術(shù)目前行業(yè)內(nèi)均無長時間運行經(jīng)驗，且技術(shù)種類多樣，對這些新系統(tǒng)運行中應(yīng)多總結(jié)經(jīng)驗，逐步摸索最優(yōu)運行方式；另外應(yīng)及時解決運行中出現(xiàn)的一系列新問題，為后續(xù)的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計提供實際運行數(shù)據(jù)支持，最終能使超低排放改造新增加的設(shè)備始終運行在最佳性能狀態(tài)點，達(dá)到真正“近零排放”的目標(biāo)，降低大氣污染物排放。

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The Transformation and operation practice of Lidian Unit 8 Desulfurization’s Ultra?low Emissions

NI Yingchun
（Jiangsu Ligang Power Co．，Ltd．，Jiangyin 214444，China）

Abstract：Taking the Lidian unit 8’s ultra?low emission transformation for a instance，the qualitative comparison between the existing desulfurization efficiency and the“Gypsum Rain”treatment technology programs is conducted in this paper．The effectiveness and feasibility of the unit’s implemented technology are verified，and the applica?tion effect of the technology is demonstrated by the practical operation data．And further analysis has been done as the problems emerged after the transformation of ultra?low emissions，such as a large amount of the absorption tow?er’s slurry bubbles and overflow，as well as the struggle to maintain the desulfurization．Therefore the operation strategy is put forward and it ensures the safety and efficiency of the system after the ultra?low emission．

Keywords：wet flue gas desulfurization；ultra?low emission；MGGH system；slurry bubbles；desulfurization wa?ter balance

作者簡介：倪迎春（1983－），男，工程師，主要從事電廠脫硫運行技術(shù)管理工作，E?mail：niych＠jlepc. com. cn。

收稿日期：2015－10－29。

中圖分類號：TM621. 9

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10. 3969／j. issn. 1672-0792. 2016. 01. 004